上海硅酸盐所在新型多孔压电陶瓷研制方面取得进展

然而，多孔压电材料的实际应用仍受到一个根本性权衡关系的制约：孔隙的引入往往以压电活性和机械强度的显著降低为代价。现有主流造孔技术，如燃烧聚合物法、冷冻铸造法和增材制造技术等，均难以有效突破这一限制。

近日，中国科学院上海硅酸盐研究所 陶瓷材料智能化研究部 周志勇研究员团队提出了一种自组装造孔工程，利用化学反应过程中反应物与产物之间密度差，实现孔隙的自发形成。

得益于自组装造孔工程诱导的晶格软化、畴尺寸细化以及显著的残余内应力协同作用，所制备的多孔铋层状结构Ca_0.94Bi_4.06Ti₄O₁₅（Bi-CBT）陶瓷在30%孔隙率下展现出优异的综合性能：其压电系数d₃₃达到 23.1 pC/N（致密Bi-CBT：20.1 pC/N），且在25~525 ℃的宽温范围内d₃₃的变化率小于±15%，同时具有优异的抗压强度和低热导率。

此外，自组装造孔工程还展现出了跨体系的广泛普适性。基于自组装造孔工程制备的多孔钙钛矿结构BaTiO₃陶瓷实现了0.32 m⁴/C²的超高等效电致伸缩系数。这些发现为结构—功能一体化陶瓷的规模化制备建立了一种通用且低成本的技术路径。

相关成果以“Breaking the Porosity-Property Trade-Off in Piezoceramics Via Self-Assembled Pore Engineering”发表在Advanced Functional Materials。